5.2. Система управляемый преобразователь – синхронный двигатель

В предыдущем параграфе мы показали – для того, чтобы приблизить по свойствам электропривод с асинхронным двигателем к приводу на основе двигателя постоянного тока, необходимо обеспечить ортогональность и независимость регулирования векторов поля ротора и статора, как это имеет место в двигателе постоянного тока. При этом в связи с тем, что в асинхронном двигателе магнитное поле ротора создается за счет энергии, поступающей со статора, и может быть как угодно ориентировано относительно осей ротора, для обеспечения ортогональности и независимости регулирования полей требуются достаточно сложные и дорогостоящие схемные решения, которые могут быть оправданы только в приводах большой мощности (десятки и сотни киловатт).

В синхронном двигателе магнитное поле ротора создается либо обмоткой возбуждения, либо постоянными магнитами. Отсюда естественно появляется возможность их независимого регулирования. Следовательно, система частотного управления здесь может быть реализована просто – достаточно включить двигатель на управляемый преобразователь частоты. Однако в таком виде системы частотного управления синхронными двигателями используются относительно редко. Это связано с тем, что при выходе двигателя из синхронизма, например, в результате вешнего воздействия со стороны нагрузки, не всегда возможно или достаточно сложно восстановить синхронный режим. Выход из синхронизма приводит к тому, что вектор поля ротора начинает вращаться относительно вектора поля статора. Следовательно, для того, чтобы исключить такое явление, переключение ключей преобразователя частоты необходимо связать с положением ротора двигателя относительно статора так, чтобы угловое рассогласование векторов оставалось неизменным, и, как у коллекторного двигателя постоянного тока, его можно установить равным π/2. В связи с этим синхронный двигатель, работающий от преобразователя частоты, подключенного к источнику постоянного тока, и имеющий обратную связь по положению ротора, называют вентильным двигателем постоянного тока (ВД). Наиболее просто такие двигатели реализуются при возбуждении ротора от постоянного магнита. В этом случае ВД может быть выполнен бесконтактным и сочетает в себе положительные свойства как машин постоянного тока (хорошие регулировочные свойства и отличные энергетические показатели), так и машин переменного тока (большой ресурс, высокую надежность и работоспособность в вакууме, взрывоопасных и ядовитых средах). Вентильные двигатели являются наиболее перспективными в электроприводах летательных аппаратов и систем автоматики, в бытовой и в медицинской технике, т.е. в тех случаях, когда перечисленные положительные свойства являются определяющими.